实验三 过滤实验
一、 实验目的
1．了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；
2．测定某一压强下过滤方程式中过滤常数k、qe、e，增进对过滤理论的理解； 3．测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。
二、 实验内容
用板框过滤机在恒定压力(0.05Mpa，0.1MPa)下分离10—15%碳酸钙溶液，测定滤液量与过滤时间的关系并求得过滤常数。
三、 基本原理
过滤是将悬浮液送至过滤介质的一侧，在其上维持比另一侧高的压力，液体则通过介质而成滤液，而固体粒子则被截流逐渐形成滤渣。过滤速率由过滤压差及过滤阻力决定，过滤阻力由二部分组成，一为滤布，一为滤渣。因为滤渣厚度随时间而增加，所以恒压过滤速率随着时间而降低。对于不可压缩性滤渣，在恒压过滤过情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：
(V+Ve)2= K·A2·(e） （3－1）
３
式中： Ｖ——— 时间内的滤液量 ｍ；
３
Ve———虚拟滤液量 ｍ；
２
Ａ———过滤面积 ｍ；
２
Ｋ———过滤常数 ｍ／ｓ； ———过滤时间 ｓ；
e———相当于得到滤液Ve所需的过滤时间s。
过滤常数一般由实验测定。为了便于测定这些常数，可将（3－1)式改写成下列形式： （q+qe)2=K（e） （3－2）
V
是过滤时间为 时，单位过滤面积的滤液量，m3/m2； AVe
qe=是在e时间内，单位过滤面积虚拟滤液量，m3/m2。
A
式中： q=
1．过滤常数Ｋ、Ve 、e的测定方法：
将式（3－2）进行微分，得
2（q+qe)dq=Kd 即
d22
qqe 便 （3－3） dqKK
此式形式与Y=A·X+B相同，为一直线方程。若以d/dq为纵坐标，q为横坐标作图，
可得一直线，其斜率为2/K，截距为2qe/K，便可求出K、qe和e。但是d/dq难以测定，故式（3－3）左边的微分d/dq可用增量比/q代替，即：
22
qqe （3—4） qKK
因此，在恒压下进行过滤实验，只需测出一系列的、q值，然后以/q为纵坐标，
以q为横坐标（q取各时间间隔内的平均值）作图，即可得到一条直线。这条直线的斜率为2/K，截距为2qe/K，进而可算出K、qe的值。再以q=0，=0代入式（3—2）即可求出e。
2．洗涤率速率与最终过滤速率的测定
在一定的压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。它可以在水量流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定。洗涤速率（洗涤量。
（
dV
)w为单d
VdV
)w=W （3—5） dW
式中： VW———洗液量 m3；
W———洗涤时间 s。 VW，W 均由实验测得，即可算出（
dV
)w 。 d
至于最终过滤速率的测定是比较困难的，因为它是一个变数，为了测得比较准确，建议过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满以后再停止。根据恒压过滤基本方程，恒压过滤最终速率为：
dVKA2KA
（)E = （3—6）
d2VVe2qqedV
式中： （)E——最终过滤速率；
d
V———整个过滤时间 内所得的滤液总量；
q———整个过滤时间 内通过单位过滤面积所得的滤液总量。 其它符号的意义与式（3—1）相同。
四、实验装置及流程
1．过滤实验装置的流程如图所示。 2．主要设备：
（1）配浆槽：（ф560×750mm）两个（每两组过滤装置共用一个）。 （2）洗水罐：（ф273×500mm）四个。
（3）板框过滤机：为两套明流式板框过滤机和两套暗流式板框过滤机。 a：明流式过滤机，滤框内尺寸为：170×170mm， 滤框厚度为：20mm，
过滤面积A=（0.17×0.17－0.785×0.072 /2）×2=0.056m2，
滤框总容积=（0.17×0.17－0.785×0.072 /2）×0.02=0.00056m3。
2
1
过滤实验装置流程图
1． 滤浆槽 2．压力表 3．加料口 4．压缩空气进口阀 5．压力调节阀 6．球阀 7．洗涤水贮槽 8．压力表 9．板框压滤机 10．量筒
15
b.：暗流式过滤机，滤框内尺寸为：118×118mm， 滤框厚度为：38mm，
过滤面积A=（0.118×0.118－0.785×0.052）×2=0.024m2， 滤框总容积=（0.17×0.17－0.785×0.072）×0.038=0.00045m3。 （4）计量桶：二个量筒（1000ml）； （5）秒表
五、实验方法
1．准备工作
（1）仔细了解板框压滤机的滤板，滤框的构造及滤板的排列顺序。过滤时滤液及洗涤时洗水流径的路线。
（2）测量所用该块滤框的过滤面积。
（3）检查各阀门的开启位置，并使其处于关闭状态。
（4）按顺序排列滤板与滤框（1－2－3－2－1－2－3……）。为了节省时间，实验时只用一组板框，因此要把其余组框用盲板（橡胶垫）同实验用的板框隔开。滤布应先湿透，然后安装，安装时滤布孔要对准滤机孔道，表面要拉平整，不能起绉。 （5）配置滤浆
首先打开进水阀、溢流阀，使料浆管水位至溢流口时，关闭进水阀及溢流阀。然后启动空压机，打开压缩空气进口阀，使料浆罐内液体处于均匀搅拌状态，从加料口加入超轻碳酸钙，使其质量浓度为8~10%范围内，全开压力调节阀，封闭加料口。 （6）准备好实验用的仪器及工具（如秒表、量筒、温度计等）。 2．实验工作 （1）调节压缩机出口阀门及压力调节阀使料浆罐维持正常的操作压力（0.05MPa或0.1MPa表压）。
（2）将计量用量筒放置于滤液出口处，准备好秒表。
（3）开启压滤机和滤浆管入口阀门以及滤液出口阀，操作过程中不断调节压力调节阀,恒定压力应以板框入口处压力表读数为准。
（4）当有滤液流出时，开始记录时间，连续记录一定滤液量所需时间。开始时，滤液流量较大，可按每1000ml滤液量读取一个时间。当滤液流量减小时，可按每500或200ml滤液量读取一个时间。
（5）当流速减慢，滤液呈滴状流出时，即可停止操作。关闭滤浆管入口阀门及滤液出口阀，开始进行洗涤操作。
（6）将水放进洗涤罐，关闭进水阀。打开洗水压缩空气阀，维持洗涤压力和过滤压力一致，开启洗水进口阀，进行洗涤，洗水穿过滤渣后流入计量筒，同时记录时间。测取有关数据，记录2组洗涤数据。
（7）洗涤完毕，关闭所有阀门，全开压力调节阀，待压力表读数为0时，旋开压紧螺杆，并将板框打开，卸出滤渣。清洗滤布，整理板框，重新组合，调节另一压力，进行下一次操作。
3．结束工作
（1）打开压缩空气吹堵阀。分别开启滤浆管入口阀，使管内滤浆吹入滤浆罐及板框内，以防堵塞管路。
（2）卸除滤渣清洗滤布及实验现场。搞好清洁卫生和工作。
六、实验报告
1．列出实验原始数据表和数据整理表。 2．绘出
~q图。 q
3．计算出k、qe、e之值。 4．列出所得的过滤方程式。
5．计算举例，并讨论实验结果。 6．思考题解答。
七、思考题
1．为什么过滤开始时，滤液常有浑浊，过一定时期才转清？ 2．滤浆浓度和过滤压强对K值有何影响？ 3．有哪些因素影响过滤速率？
4．Δq取大些好，还是取小一些好?同一次实验，Δq取得不同，所得出k、qe之值会不会不同？做
~q图时，q值为什么取两时间间隔的平均值? q
实验三 过滤实验
一、 实验目的
1．了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；
2．测定某一压强下过滤方程式中过滤常数k、qe、e，增进对过滤理论的理解； 3．测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。
二、 实验内容
用板框过滤机在恒定压力(0.05Mpa，0.1MPa)下分离10—15%碳酸钙溶液，测定滤液量与过滤时间的关系并求得过滤常数。
三、 基本原理
过滤是将悬浮液送至过滤介质的一侧，在其上维持比另一侧高的压力，液体则通过介质而成滤液，而固体粒子则被截流逐渐形成滤渣。过滤速率由过滤压差及过滤阻力决定，过滤阻力由二部分组成，一为滤布，一为滤渣。因为滤渣厚度随时间而增加，所以恒压过滤速率随着时间而降低。对于不可压缩性滤渣，在恒压过滤过情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：
(V+Ve)2= K·A2·(e） （3－1）
３
式中： Ｖ——— 时间内的滤液量 ｍ；
３
Ve———虚拟滤液量 ｍ；
２
Ａ———过滤面积 ｍ；
２
Ｋ———过滤常数 ｍ／ｓ； ———过滤时间 ｓ；
e———相当于得到滤液Ve所需的过滤时间s。
过滤常数一般由实验测定。为了便于测定这些常数，可将（3－1)式改写成下列形式： （q+qe)2=K（e） （3－2）
V
是过滤时间为 时，单位过滤面积的滤液量，m3/m2； AVe
qe=是在e时间内，单位过滤面积虚拟滤液量，m3/m2。
A
式中： q=
1．过滤常数Ｋ、Ve 、e的测定方法：
将式（3－2）进行微分，得
2（q+qe)dq=Kd 即
d22
qqe 便 （3－3） dqKK
此式形式与Y=A·X+B相同，为一直线方程。若以d/dq为纵坐标，q为横坐标作图，
可得一直线，其斜率为2/K，截距为2qe/K，便可求出K、qe和e。但是d/dq难以测定，故式（3－3）左边的微分d/dq可用增量比/q代替，即：
22
qqe （3—4） qKK
因此，在恒压下进行过滤实验，只需测出一系列的、q值，然后以/q为纵坐标，
以q为横坐标（q取各时间间隔内的平均值）作图，即可得到一条直线。这条直线的斜率为2/K，截距为2qe/K，进而可算出K、qe的值。再以q=0，=0代入式（3—2）即可求出e。
2．洗涤率速率与最终过滤速率的测定
在一定的压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。它可以在水量流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定。洗涤速率（洗涤量。
（
dV
)w为单d
VdV
)w=W （3—5） dW
式中： VW———洗液量 m3；
W———洗涤时间 s。 VW，W 均由实验测得，即可算出（
dV
)w 。 d
至于最终过滤速率的测定是比较困难的，因为它是一个变数，为了测得比较准确，建议过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满以后再停止。根据恒压过滤基本方程，恒压过滤最终速率为：
dVKA2KA
（)E = （3—6）
d2VVe2qqedV
式中： （)E——最终过滤速率；
d
V———整个过滤时间 内所得的滤液总量；
q———整个过滤时间 内通过单位过滤面积所得的滤液总量。 其它符号的意义与式（3—1）相同。
四、实验装置及流程
1．过滤实验装置的流程如图所示。 2．主要设备：
（1）配浆槽：（ф560×750mm）两个（每两组过滤装置共用一个）。 （2）洗水罐：（ф273×500mm）四个。
（3）板框过滤机：为两套明流式板框过滤机和两套暗流式板框过滤机。 a：明流式过滤机，滤框内尺寸为：170×170mm， 滤框厚度为：20mm，
过滤面积A=（0.17×0.17－0.785×0.072 /2）×2=0.056m2，
滤框总容积=（0.17×0.17－0.785×0.072 /2）×0.02=0.00056m3。
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过滤实验装置流程图
1． 滤浆槽 2．压力表 3．加料口 4．压缩空气进口阀 5．压力调节阀 6．球阀 7．洗涤水贮槽 8．压力表 9．板框压滤机 10．量筒
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b.：暗流式过滤机，滤框内尺寸为：118×118mm， 滤框厚度为：38mm，
过滤面积A=（0.118×0.118－0.785×0.052）×2=0.024m2， 滤框总容积=（0.17×0.17－0.785×0.072）×0.038=0.00045m3。 （4）计量桶：二个量筒（1000ml）； （5）秒表
五、实验方法
1．准备工作
（1）仔细了解板框压滤机的滤板，滤框的构造及滤板的排列顺序。过滤时滤液及洗涤时洗水流径的路线。
（2）测量所用该块滤框的过滤面积。
（3）检查各阀门的开启位置，并使其处于关闭状态。
（4）按顺序排列滤板与滤框（1－2－3－2－1－2－3……）。为了节省时间，实验时只用一组板框，因此要把其余组框用盲板（橡胶垫）同实验用的板框隔开。滤布应先湿透，然后安装，安装时滤布孔要对准滤机孔道，表面要拉平整，不能起绉。 （5）配置滤浆
首先打开进水阀、溢流阀，使料浆管水位至溢流口时，关闭进水阀及溢流阀。然后启动空压机，打开压缩空气进口阀，使料浆罐内液体处于均匀搅拌状态，从加料口加入超轻碳酸钙，使其质量浓度为8~10%范围内，全开压力调节阀，封闭加料口。 （6）准备好实验用的仪器及工具（如秒表、量筒、温度计等）。 2．实验工作 （1）调节压缩机出口阀门及压力调节阀使料浆罐维持正常的操作压力（0.05MPa或0.1MPa表压）。
（2）将计量用量筒放置于滤液出口处，准备好秒表。
（3）开启压滤机和滤浆管入口阀门以及滤液出口阀，操作过程中不断调节压力调节阀,恒定压力应以板框入口处压力表读数为准。
（4）当有滤液流出时，开始记录时间，连续记录一定滤液量所需时间。开始时，滤液流量较大，可按每1000ml滤液量读取一个时间。当滤液流量减小时，可按每500或200ml滤液量读取一个时间。
（5）当流速减慢，滤液呈滴状流出时，即可停止操作。关闭滤浆管入口阀门及滤液出口阀，开始进行洗涤操作。
（6）将水放进洗涤罐，关闭进水阀。打开洗水压缩空气阀，维持洗涤压力和过滤压力一致，开启洗水进口阀，进行洗涤，洗水穿过滤渣后流入计量筒，同时记录时间。测取有关数据，记录2组洗涤数据。
（7）洗涤完毕，关闭所有阀门，全开压力调节阀，待压力表读数为0时，旋开压紧螺杆，并将板框打开，卸出滤渣。清洗滤布，整理板框，重新组合，调节另一压力，进行下一次操作。
3．结束工作
（1）打开压缩空气吹堵阀。分别开启滤浆管入口阀，使管内滤浆吹入滤浆罐及板框内，以防堵塞管路。
（2）卸除滤渣清洗滤布及实验现场。搞好清洁卫生和工作。
六、实验报告
1．列出实验原始数据表和数据整理表。 2．绘出
~q图。 q
3．计算出k、qe、e之值。 4．列出所得的过滤方程式。
5．计算举例，并讨论实验结果。 6．思考题解答。
七、思考题
1．为什么过滤开始时，滤液常有浑浊，过一定时期才转清？ 2．滤浆浓度和过滤压强对K值有何影响？ 3．有哪些因素影响过滤速率？
4．Δq取大些好，还是取小一些好?同一次实验，Δq取得不同，所得出k、qe之值会不会不同？做
~q图时，q值为什么取两时间间隔的平均值? q